JPS63166666A - 車両の４輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の前後輪を転舵するようにした４輪操舵
装置に関し、特に、車両の後退時の制御システムに関す
る。

（従来の技術） 近年、この種の車両の４輪操舵装置は、車両の走行特性
を大きく変え１ｑるものとして注目されており、基本的
には、低車速時や大舵角時に前後輪の転舵比を逆位相に
制御し、ステアリング特性をオーバーステア特性にして
車両の回顧性を高める一方、高車速時あるいは小舵角時
には、転舵比を同位相に保ち、ステアリング特性をアン
ダステア特性にして車両の走行安定性を確保するように
したものである。

この４輪操舵装置の一例として、例えば特開昭６０−１
９３７７０号公報において、前後輪の転舵比を可変制御
するためのアクチュエータをステッピングモータ（パル
スモータ）で構成したものが提案されている。

すなわら、このものは、車両の後輪を転舵する後輪転舵
殿椙に連結され、所定の移動軸線方向に移動可能な移動
部材と、該移動部材の移動軸線上に位置する揺動中心を
もって揺動する斜板と呼ぶ揺動アームと、該揺動アーム
と上記移動部材とを連結する連結部材と、車両の前輪を
転舵する前輪転舵機構に連係され、上記連結部材を移動
部材の移動軸線回りに回転させる回転付与アームとを設
け、上記移動部材の移動軸線に対する揺動アームの揺動
中心線の傾斜角をステッピングモータによって変えるこ
とにより、前後輪の転舵比を変えるようにしたものであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、一般に、このように車速やハンドルの操舵角
に応じて前後輪の転舵比を変更する４輪操舵装置におい
ては、車両の後退時にも前進時と同様に転舵比が可変制
御された場合、車両後退時の操舵特性は前進時とは異な
るので、乗員に不慣れ感が生じ、反って運転し辛くなる
。

（発明の目的） 本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は
、車両の後退時にはその転舵比制御特性を前進時とは異
なる所定の特性とするようにすることにより、４輪操舵
式車両の後退時の運転を容易化することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明の解決手段は、車両
の後退時には前後輪の転舵比制御を禁止するために転舵
比を所定比に固定保持するようにしたものである。

具体的には、本発明では、第１図に示すように、前輪と
共に後輪をも転舵するようにした車両の４輪操舵装置と
して、前後輪の転舵比を変更する転舵比変更機構３２と
、該転舵比変更機構３２を駆動するステッピングモータ
等のアクチュエータ５１と、所定の転舵比特性に基づい
て前後輪の目標転舵比を設定するとともに、前後輪の転
舵比が上記目標転舵比になるようにアクチュエータ５１
を制御する転舵比制御手段１０５とを備えてなるもので
おる。。

そして、車両の後退時を検出する後退検出手段１０３を
設け゛るとともに、該後退検出手段１０３の出力を受け
、車両の後退時には前後輪の転舵比を所定比に固定する
転舵比固定手段１０６を設ける構成とする。

（作用） 以上の構成により、本発明では、車両の前進時、転舵比
制御手段１０５において転舵比特性に基づいて前後輪の
目標転舵比が設定され、この転舵比制御手段の出力信号
によりアクチュエータ５１が駆動されて、転舵比変更機
構３２が作動制御され、この転舵比変更機構３２の作動
により前後輪の転舵比が上記目標転舵比になるように制
御され、４輪操舵制御が実行される。

一方、車両が後退すると、そのことが後退検出手段１０
３により検出され、この後退検出手段１０３の出力を受
【プた転舵比固定手段１０６の作動により前後輪の転舵
比が所定比に固定保持される。

この転舵比の固定保持により、転舵比変化による乗員の
不慣れが生じ難くなり、よって４輪操舵式車両であって
も後退運転を容易化できることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて説
明する。

第２図において、１Ｌ〜２Ｒは車両の４つの車輪であっ
て、左右の前輪１Ｌ、１Ｒは前輪転舵機構３により、ま
た左右の後輪２Ｌ、２Ｒは後輪転舵機構１２によりそれ
ぞれ連係されている。

上記前輪転舵ＩＥＩＩ３は、左右一対のナックルアーム
４Ｌ、４Ｒおよびタイロッド５Ｌ、５Ｒと、該左右のタ
イロッド５Ｌ、５Ｒ同士を連結するリレーロッド６とか
らなる。また、この前輪転舵機＠３にはラックピニオン
式のステアリング機構７を介してステアリングホイール
１ｏが連係されている。すなわち、上記リレーロッド６
にはうツク８が形成されている一方、上端にステアリン
グホイール１０を連結せしめたステアリングシャフト１
１の下端には上記ラック８と噛み合うピニオン９が取り
付けられており、ステアリングホイール１０の操作に応
じて左右の前輪１Ｌ、１Ｒを転舵するようになされてい
る。

一方、上記後輪転舵機構１２は上記前輪転舵機構３と同
様に、左右のナックルアーム１３Ｌ、１３Ｒおよびタイ
ロッド１４Ｌ　、　１４Ｒと、該タイロッド１４Ｌ、１
４Ｒ同士を連結するリレーロッド１５とを有し、ざらに
油圧式のパワーステアリングＩａ１１６を備えている。

該パワーステアリング機構１６は、車体に固定されかつ
上記リレーロッド１５をピストンロッドとするパワーシ
リンダ１７を礁え、該パワーシリンダ１７内は上記リレ
ーロッド１５に一体的に取り付けたピストン１７ａによ
って２つの油圧室１７ｂ、１７ｃに区画形成され、この
シリンダ１７内の油圧室１７ｂ、１７Ｃはそれぞれ油圧
配管１８．１９を介してコントロールバルブ２０に接続
されている。また、該コントロールバルブ２０にはリザ
ーブタンク２１に至る油供給管２２および油排出管２３
の２本の配管が接続され、上記油供給管２２には図示し
ない車載エンジンにより駆動される油圧ポンプ２４が配
設されている。上記コントロールバルブ２０は、公知の
スプールバルブ式のもので構成されていて、上記リレー
ロッド１５に連結部材２５を介して一体的に取り付けら
れた筒状のバルブケーシング２０ａと、該バルブケーシ
ング２Ｏａ内に嵌装された図示しないスプールバルブと
を僅えてなり、スプールバルブの移動に応じてパワーシ
リンダ１７の一方の油圧室１７ｂ　（１７ｃ）に油圧ポ
ンプ２４からの圧油を供給してリレーロッド１５に対す
る駆動力をアシストするものである。

また、上記パワーシリンダ１７内にはピストン１７ａを
介してリレーロッド１５をニュートラル位置（後輪２Ｌ
、２Ｒの転舵角θＲが零となる位置）にイ」勢する１対
のリターンスプリング１７ｄ。

１７ｄが縮装されている。また、上記油圧配管１８．１
９はそれぞれ油圧配管２６．２７を介して常時開の電磁
開閉弁２８に連通されており、この電磁開閉弁２８を開
いたとぎには、パワーシリンダ１７の両袖圧室１７ｂ、
１７ｃ内の油圧を同圧としてリターンスプリング１７ｄ
、１７ｄの付勢力によりピストン１７ａを中立位置に位
置付け、後輪２Ｌ、２Ｒの転舵角θＲを常にθＲ＝Ｏと
して車両の操舵特性を２輪操舵状態とするようになされ
ている。

上記前輪転舵機構３のリレーロッド６には上記ステアリ
ング機構７を構成するラック８以外に今一つのラック２
９が形成され、該ラック２９には車体前後方向に延びる
回転軸３１の前端に取り付１ノたピニオン３０が噛み合
わされ、該回転軸３１の後端は転舵比変更機構３２を介
して上記後輪転舵は構１２に連係されている。

上記転舵比変更機構３２は、第３図に詳ホするように、
車体に対し車幅方向に移動軸線Ｉｌ上を１習動自在に保
持されたコントロールロッド３３を右し、該コントロー
ルロッド３３の一端は上記コントロールバルブ２０のス
プールバルブに１２６されている。また、転舵比変更機
ＩｆＩｉ３２は、基端部がＵ字状ホルダ３４に支持ピン
３５を介して揺動自在に支承された揺動アーム３６を備
え、上記ホルダ３４は車体に固定したケーシング（図示
せず）に上記コントロールロッド３３の移動軸線ｆＪ＋
　と直交する回動輪線、ｌ！２を持つ支持軸３７を介し
て回動自在に支持されている。上記揺動アーム３６の支
持ピン３５は上記両軸線、１！＋　、、Ｑ２の交差部に
位置して回動軸線、ｌ！２と直交する方向に延びており
、ホルダ３４を支持軸３７（回動軸線ｆＪ２）回りに回
動させることにより、その先端の支持ピン３５とコント
ロールロッド３３の移動軸線ｐ１とのなす傾斜角、つま
り支持ピン３５を中心とする揺動アーム３６の揺動軌跡
面が移動軸線、ｌ！１と直交する而（以下、基準面とい
う）に対してなす傾斜角を変化させるようになされてい
る。

また、上記揺動アーム３６の先端部にはボールジヨイン
ト３８を介してコネクティングロッド３９の一端部が連
結され、該コネクティングロッド３９の他端部はボール
ジヨイント４０を介して上記コントロールロッド３３の
他端部に連結されており、揺動アーム３６先端部の第３
図左右方向の変位に応じてコントロールロッド３３を左
右方向に変位させるようになされている。

上記コネクティングロッド３９は、そのボールジヨイン
ト３８に近い部位において回転付与アーム４１にボール
ジヨイント４２を介して摺動可能に支持されている。こ
の回転付与アーム４１は、上記移動軸線ρ１上に支持軸
４３を介して回動自在に支持した大径の傘歯車４４と一
体に設けられ、該傘歯車４４には上記回転軸３１の後端
に取り付けた傘歯車４５が噛合されており、ステアリン
グホイール１０の回動を回転付与アーム４１に伝達する
ようになされている。このため、ステアリングホイール
１０の回動角に応じた量だけ回転付与アーム４１および
コネクティングロッド３９が移動軸線、Ｉｈ回りに回動
し、それに伴って揺動アーム３６が支持ピン３５を中心
にして揺動された場合、ピン３５の軸線がコントロール
ロッド３３の移動軸線ρ１と一致しているときには、揺
動アーム３６先端のボールジヨイント３８は上記基準面
上を揺動するのみで、コントロールロッド３３は静止保
持されるが、ピン３５の軸線が移動軸線ｐ１に対し傾斜
して揺動アーム３６の揺動軌跡面が基準面からずれてい
ると、このピン３５を中心にした揺動アーム３６の１ヱ
動に伴ってボールジヨイント３８が第３図の左右方向に
変位して、この変位はコネクティングロッド３９を介し
てコントロールロッド３３に伝達され、該コントロール
ロッド３３が移動軸線ｇ１に沿って移動して、コントロ
ールバルブ２０のスプールバルブを作動させるように構
成されている。すなわち、支持ピン３５の軸線を中心と
した揺動アーム３６の揺動角が同じであっても、コント
ロールロッド３３の左右方向の変位はピン３５の傾斜角
つまりホルダ３４０回動角の変化に伴って変化する。

そして、上記支持ピン３５の移動軸線、ｌ！１に対する
傾斜角すなわちホルダ３４の基準面に対する傾斜角を変
化させるために、ホルダ３４の支持軸３７にはウオーム
ホイールとしてのセクタギヤ４６が取り付けられ、この
セクタギヤ４６には回転！’！４７上のウオームギヤ４
８が噛合されている。

また、上記回転軸４７には傘歯車４９が取り付けられ、
この傘歯車４９にはアクチュエータとしてのステッピン
グモータ５１の出力軸５１ａ上に取り付けた傘歯車５０
が噛合されており、ステッピングモータ５１を作動させ
てセクタギヤ４６を回動させることにより、ホルダ３４
の基準面に対する傾斜角を変更して後輪２Ｌ、２Ｒの転
舵角θＲつまり前後輪ＩＬ、２Ｌ　（ＩＲ，２Ｒ）の転
舵比（後輪転舵角θＲ／前輪転舵角θＦ）を制御し、例
えばセクタギヤ４６を、その中心線がウオームギヤ４８
の回転軸４７の中心線と直角になる中立位置（このとき
、上記揺動アーム３６先端部のボールジヨイント３８は
基準面上を回動し、後輪２Ｌ、２Ｒの転舵角θＲは０Ｒ
＝Ｏになる）から一方向に回動させたときには、前後輪
１Ｌ、２Ｌの転舵比を後輪２Ｌ、２Ｒが前輪１Ｌ、ＩＲ
と逆方向に向く逆位相に制御する一方、反対に他方向に
回動させたとぎには、転舵比を後輪２１．２Ｒが前輪１
１．１Ｒと同じ方向に向く同位相に制御するように構成
されている。

尚、上記ホルダ３４の支持軸３７には、上記ステッピン
グモータ５１により制御された実際の転舵比を上記セク
タギヤ４６の回動角に基づいて検出するポテンショメー
タよりなる転舵比センサ１０１が設けられている。また
、上記ホルダ３４を支持覆るケーシングには、上記セク
タギヤ４６の左右両側方にセクタギヤ４６の回動範囲を
規制するピンよりなる逆位相側および同位相側のストッ
パ部材５２．５３が取り付けられ、セクタギヤ４６が上
記逆位相側のストッパ部材５２に当接したときのステッ
ピングモータ５１の制御位置をその初期位置とするよう
になされている。また、第３図中、５４は後輪転舵ｉ構
１２におけるリレーロッド１５の最大移動範囲を規制す
るロッドストッパでおる−０ 上記ステッピングモータ５１および電磁開閉弁２８は、
マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット
１００からの出力によって作動制御されるように構成さ
れ、このコントロールユニット１００には、車両の走行
速度■（車速）を検出する車速センサ１０２と、上記転
舵比センサ１０１との各検出信号が入力されてい゛ると
ともに、車載変速機（図示せず）の変速ギヤ位置等を基
に車両が後退したことを検出する後退検出手段としての
リバーススイッチ１０３と、１多進時の固定転舵比を同
位相側もしくは逆位相側の所定比または零（後輪２Ｌ、
２Ｒの転舵角θＲがθＲ＝Ｏとなって２輪操舵状態とな
る）のいずれかに選択的に切り換えるためのマニュアル
操作式の切換スイッチ１０４とが接続されている。

また、上記コントロールユニット１００は、そのマイク
ロコンピュータにおける信号処理低能として、第４図に
示すように、ステッピングモータ５１および電磁開閉弁
２８を駆動制御する転舵比制御部１０５と、前後輪ＩＬ
、２Ｌの転舵比を上記切換スイッチ１０４により選択さ
れた１つの固定転舵比に固定する転舵比固定部１０６と
を備えてなる。

上記転舵比制御部１０５は、予め車速■に応じて設定さ
れた転舵比特性に基づいて車速Ｖに対応する前（多輪１
Ｌ、２Ｌの目標転舵比を設定するとともに、上記ステッ
ピングモータ５１に目標転舵比に対応する作動指令信号
としての駆動パルス信号を出力して該モータ５１を駆動
制御するものである。すなわち、上記転舵比特性は、第
５図および第６図に示すように、車速Ｖに応じて前後輪
１Ｌ、２Ｌの転舵比が変化し、車速Ｖが低い場合には、
車両の回頭性を良好にするために、後輪・２Ｌ。

２Ｒが前輪１Ｌ、１Ｒに対して逆方向につまり逆位相で
転舵されて、転舵比が負（逆位相）となる一方、車速Ｖ
が所定値に達したとぎには、転舵比が零になり、前輪１
Ｌ、ＩＲの転舵に関係なく後輪２Ｌ、２Ｒの舵角θＲが
θＲ＝Ｏに保たれて車両が通常の２輪操舵状態になる。

さらに高速走行の場合には、コーナリング時の後輪２Ｌ
、２Ｒのグリップ力を向上させて走行安定性を高めるた
めに、後輪２Ｌ、２Ｒが前輪１Ｌ、１Ｒと同方向につま
り同位相に転舵されて、転舵比が正（同位相）となるよ
うに設定されている。尚、第５図は車速変化時における
ハンドル舵角（ステアリングホイール１０の回動角）に
対する後輪舵角の特性を、第６図は所定ハンドル舵角時
にあける車速に対する転舵比特性をそれぞれ示している
。

そして、この転舵比制御部１０５には上記車速センサ１
０２の出力信号が入りされており、この転舵比制御部１
０５において、転舵比特性に対し車速センサ１０２で検
出された車速■を照合して、該車速■に対応する目標転
舵比を決定するとともに、前後輪１Ｌ、２Ｌの転舵比を
上記決定された目標転舵比になるようにステッピングモ
ータ５１に作動指令信＠（パルス信号）を出力するので
ある。そして、このステッピングモータ５１の駆動によ
り転舵比変更鍬構３２のセクタギヤ４６を回動させてホ
ルダ３４の基準面に対する傾斜角を変更し、１多輪２Ｌ
、２Ｒの転舵角θＲを変えることにより、前後輪１Ｌ、
２Ｌの転舵比を目標値に可変制御する。

尚、上記転舵比制御部１０５には上記転舵比セン゛す１
０１の出力信号がフィードバック信号として入力されて
おり、このフィードバック信号により実際の転舵比が目
標転舵比に一致するようにステッピングモータ５１が制
御される。また、このステッピングモータ５１により制
御された実際の転舵比が目標転舵比に一致しないとぎ、
には、ステッピングモータ５１にいわゆる税調（空回り
）が生じていると見做し、電磁開閉弁２８のＯＮ作動に
より前後輪ＩＬ、２Ｌの転舵比を零に保持してフェイル
セイフモードに移行させるように構成されている。

一方、上記転舵比固定部１０６には上記リバーススイッ
チ１０３のＯＮ・ＯＦＦ信号および切換スイッチ１０４
の切換信号が入力されており、この転舵比固定部１０６
において、リバーススイッチ１０３のＯＮ信号が入力さ
れたときには、上記転舵比制御部１０５による制御に関
係なく、前後輪１Ｌ、２Ｌの転舵比を切換スイッチ１０
４ににり選択された１つの転舵比に固定するように構成
されている。

尚、上記後退時の固定転舵比を零と゛づる場合、ステッ
ピングモータ５１による転舵比変更機構３２の作動制御
により転舵比を零とするようになされるが、この他、フ
ェイルセイフシステムを利用して、電磁開閉弁２８のＯ
Ｎ作動により転舵比を零とするようにすることも可能で
ある。

次に、上記実施例の作動について説明する。

先ず、使用停止状態にある車両を運転すべく、そのイグ
ニッションキースイッチをＯＮ操作すると、それに伴っ
てステッピングモータ５１の制御初期位置が位置決めさ
れる。この後、車両が前進走行状態に移行すると、その
ときの車速■が車速センサ１０２により検出されて該車
速センサ１０２からコントロールユニット１００に検出
信号が出力され、このコントロールユニット１００の転
舵比制御部１０５において、予め記憶されている転舵比
特性との比較照合により上記車速Ｖに応じた目標転舵比
が算出され、この目標転舵比に対応した駆動パルス信号
がステッピングモータ５１に出力されてモータ５１が駆
動される。このモータ５１の駆動により転舵比変更機構
３２のセクタギヤ４６が回動して該セクタギヤ４６に連
結されている揺動アーム３６の揺動軌跡面が基準面に対
し傾斜変更され、この変更ににリステアリングホイール
１０の操作つまり前輪ＩＬ、ＩＲの転舵に連動して移動
軸線９１回りに回動するコネクティングロッド３９の動
きに対するコントロールロッド３３の移動方向および移
動距離が変化し、このコントロールロッド３３の移動に
応じて後輪２Ｌ。

２Ｒが前輪１Ｌ、１Ｒに対し上記算出された目標転舵比
になるよう、パワーステアリング機構１６のパワーシリ
ンダ１７によってアシストされながら転舵され、このこ
とにより車両の４輪１Ｌ〜２Ｒが低車速時には転舵比が
逆位相に、高車速時には転舵比が同位相にそれぞれなる
−一うに制御される。

一方、車両が後退状態になると、それに伴ってリバース
スイッヂ１０３がＯＮ動作し、このリバーススイッヂ１
０３のＯＮ信号を受けたコントロールユニット１００の
転舵比固定部１０６により前後輪１Ｌ、２Ｌの転舵比が
、切換スイッチ１０４により選択された固定転舵比に固
定保持される。

その際、例えば逆位相側の転舵比に固定されると、車体
の回転半径が小さくなるので、狭い通路の後退や後向き
の車外入れ等を容易に行うことができる。また、逆に、
同位相側の転舵比に固定されたとぎには、車体を横方向
に平行移動できるので、縦列駐車等に有利である。また
、転舵比が嘴に固定されたとぎには、通常の２輪操舵式
車両と同じになり、該２輪操舵式車両と同様の感覚で後
退運転を行うことができる。

したがって、このように車両の後退時には前後輪１Ｌ、
２Ｌの転舵比が所定比に固定保持されるので、転舵比変
化に伴う乗員の不慣れ感を解消でき、よって車両の後退
運転を容易に行うことができる。

また、上記切換スイッチ１０４の切換えにより車両後退
時の固定転舵比を同位相側、逆位相側および零の中から
選択できるので、乗員の好みを反映できるとともに、上
記の如く異なる後退状況に良好に対処することかできる
。

尚、上記実施例では、車両の前後輪ＩＬ、２Ｌの転舵比
を車速Ｖに応じて可変制御するようにした４輪操舵装置
に適用した場合を例示したが、本発明は後輪を前輪の転
舵角に応じ直接ステッピングモータによって駆動するよ
うにした４輪操舵装置にも適用することができる。

また、上記実施例では、前後輪ＩＬ、２Ｌの転舵比を制
御づるアクチュエータとしてステッピングモータ５１を
用いたが、本発明はＤＣモータ等の他のアクチュエータ
によって転舵比を制御するようにした４輪操舵装置にも
適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、予め設定された
転舵比特性に基づいて前後輪の目標転舵比を設定し、ア
クチュエータの作動により転舵比変更機構を作動制御し
て前後輪の転舵比を上記目標転舵比に制御するようにし
た車両の４輪操舵装置において、車両の後退時には転舵
比を固定保持するようにしたことにより、車両後退時の
転舵比変化による乗ｎの不慣れ感を解消することができ
、よって４輪操舵式車両の後退運転の容易化を図ること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図ないし第６図は本発明の実施例を示し、第２図は
４輪操舵装置の全体構成を概略的に示す平面図、第３図
は後輪転舵Ｉ幾構および転舵比変更機構を斜視状態で示
すスケルトン図、第４図はコントロールユニットに対す
る信号の入出力系統を示すブロック図、第５図は車速変
化時におけるハンドル舵角に対する後輪舵角の特性を例
示する特性図、第６図は所定ハンドル舵角時における車
速に対する転舵比特性を示す特性図である。 １Ｌ、ＩＲ・・・前輪、２Ｌ、２Ｒ・・・後輪、３・・
・前輪転舵機構、１２・・・後輪転舵機構、２８・・・
電磁開閉弁、３２・・・転舵比変更機構、５１・・・ス
テッピングモータ、１００・・・コントロールユニット
、１０３・・・リバーススイッチ、１０４・・・切換ス
イッチ、１０５−・・転舵比制御部、１０６・・・転舵
比固定部。 特許出願人　　マツダ株式会社　　′。 代理人　前１）弘　−゛・ε、゛ ＪユＪｌ− 第１　図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）前輪と共に後輪をも転舵するようにした車両の４
   輪操舵装置であつて、前後輪の転舵比を変更する転舵比
   変更機構と、該転舵比変更機構を駆動するアクチュエー
   タと、所定の転舵比特性に基づいて前後輪の目標転舵比
   を設定するとともに、前後輪の転舵比が上記目標転舵比
   になるように上記アクチュエータを作動制御する転舵比
   制御手段と、車両が後退していることを検出する後退検
   出手段と、該後退検出手段の出力を受け、車両の後退時
   に前後輪の転舵比を所定比に固定する転舵比固定手段と
   を備えてなることを特徴とする車両の４輪操舵装置。